PEEK(聚醚醚酮)与 PTFE(聚四氟乙烯)组合而成的材料,兼具了两者的部分优点,具有以下特性:
力学性能
高强度与高刚性:PEEK 本身具有较高的强度和刚性,加入 PTFE 后,在保持一定柔性的同时,仍能维持较好的整体强度,可承受较大的外力和压力,不易发生变形。
良好的抗蠕变性:PEEK 纳米纤维在 PTFE 晶界形成网状增强骨架,极大地改善了纯 PTFE 容易蠕变的问题,在高温高压环境下,能保持稳定的形状和尺寸,例如在 10MPa/150℃载荷下,24h 变形量从纯 PTFE 的 47% 降至 11%。
优异的耐磨性:结合了 PEEK 的坚韧和 PTFE 的自润滑性,使得材料的耐磨性能大幅提升,磨损寿命比纯 PTFE 提升数倍,在干摩擦条件下(载荷 5MPa,速度 1m/s),寿命达 5000h(纯 PTFE 仅 600h)。
热学性能
高耐热性:PEEK 的玻璃化转变温度为 143℃,熔点为 334℃,PTFE 的熔点为 327℃,两者结合后,材料的连续使用温度从纯 PTFE 的 260℃突破至 310℃,拓宽了材料的使用温度范围。
良好的热稳定性:在高温环境下,PEEK+PTFE 材料能保持稳定的物理和化学性质,不会出现热分解、软化或脆化等现象,可在航空发动机燃油控制阀(-54℃~280℃冲击)等极端温度动力系统中稳定工作。
化学性能
优秀的耐腐蚀性:继承了 PTFE 的耐化学腐蚀性,对大多数强酸、强碱、有机溶剂等具有良好的耐受性,同时,PEEK 也使得材料对一些强氧化剂的耐受性有所提升,如 20% PEEK/PTFE 可耐受 98% 浓硫酸,而纯 PTFE 遇发烟硝酸会失效。
低溶胀率:在有机溶剂中,PEEK+PTFE 材料的溶胀率明显低于纯 PTFE,例如在丙酮、二甲苯等有机溶剂中,纯 PTFE 的溶胀率 > 25%,而 20% PEEK/PTFE 则表现出良好的稳定性。
摩擦学性能
低摩擦系数:PTFE 本身具有极低的摩擦系数,加入 PEEK 后,材料依然能保持 0.05-0.1 的摩擦系数,自润滑性能出色,可减少运动部件之间的摩擦和磨损,降低能量损耗。
良好的动态密封适应性:PEEK+PTFE 材料制成的密封件可支持 20m/s 线速度(无油条件),远高于纯 PTFE 密封件的限速(<5m/s),能更好地适应高速动态密封的应用场景。
加工性能
可加工性好:虽然 PEEK 和 PTFE 单独加工时都有一定难度,但两者组合后的材料可通过共混 - 烧结 - 等静压等工艺进行加工,制成各种形状和尺寸的制品,满足不同领域的应用需求,且加工后的制品密度 > 2.16g/cm³,具有较高的致密度和均匀性。